細(xì)胞自噬機(jī)制【小白必看】
來源/作者:普拉特澤-生物醫(yī)學(xué)整體課題外包平臺(tái)
細(xì)胞自噬啊,這可真是個(gè)神奇的生命過程!簡單來說呢,細(xì)胞自噬就是細(xì)胞內(nèi)的一種自我降解過程,通過形成雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體,包裹并降解細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、細(xì)胞器等物質(zhì),以維持細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)。接下來,就讓我來給你詳細(xì)揭秘這細(xì)胞自噬的機(jī)制吧!
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一、自噬的種類
首先啊,細(xì)胞自噬可不是只有一種形式哦,它主要分為以下幾種類型:
?巨自噬(Macroautophagy)?:這是最常見的自噬類型,細(xì)胞的整個(gè)區(qū)域被包圍在雙膜小泡的自噬體中,這些自噬體然后與溶酶體融合成為自噬溶酶體,其內(nèi)容物隨后被其中的蛋白酶降解。
?微自噬(Microautophagy)?:細(xì)胞器或是內(nèi)含物的囊泡直接與溶酶體相互作用并融合,微自噬比巨自噬更具特異性,可由受損細(xì)胞器表面的信號分子觸發(fā)。
?介導(dǎo)自噬(Chaperone-mediated autophagy,CMA)?:也稱為伴侶介導(dǎo)的自噬,胞質(zhì)內(nèi)的蛋白質(zhì)通過胞質(zhì)伴侶與溶酶體融合,通過分子伴侶與底物氨基酸序列內(nèi)的五肽相互作用,例如底物蛋白與溶酶體LAMP-2A結(jié)合,并被轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體中進(jìn)行降解。
二、自噬的發(fā)生過程
說完了種類,咱們再來看看這細(xì)胞自噬是怎么一步步發(fā)生的吧!其實(shí)啊,自噬的本質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)的膜重排,其發(fā)生過程大體分為以下4個(gè)階段:
?▲自噬的起始?:細(xì)胞接受自噬誘導(dǎo)信號后,在胞漿的某處形成一個(gè)小的類似“脂質(zhì)體”樣的膜結(jié) 構(gòu),然后不斷擴(kuò)張,但它并不呈球形,而是扁平的,有點(diǎn)像半球形,就像一個(gè)由2層脂雙層組成的碗,會(huì)包裹住受損、衰老或過剩的生物大分子和細(xì)胞器。
▲隔離膜和自噬體的形成?:這個(gè)“碗狀”結(jié)構(gòu)不斷延伸,將胞漿中的任何成分,包括細(xì)胞器,全部攬入“碗”中,然后“收口”,成為密閉的球狀的自噬體。電鏡下觀察到自噬體可是自噬發(fā)生的鐵證之一哦!它有2個(gè)特征:一是雙層膜,二是內(nèi)含胞漿成分,如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎片等。
?▲自噬體與溶酶體融合?:自噬體形成后,可與細(xì)胞內(nèi)吞的吞噬泡、吞飲泡和內(nèi)體融合(當(dāng)然啦,這種情況不是必然要發(fā)生的)。然后啊,自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體,期間自噬體的內(nèi)膜被溶酶體酶降解,兩者的內(nèi)容物合為一體
自噬體中的“貨物”也被降解,產(chǎn)物(氨基酸、脂肪酸等)被輸送到胞漿
,供細(xì)胞重新利用,而殘?jiān)虮慌懦黾?xì)胞外或滯留在胞漿中。
三、自噬的調(diào)控機(jī)制
細(xì)胞自噬可不是個(gè)隨意的過程哦,它是受到嚴(yán)格調(diào)控的。自噬的調(diào)控主要涉及到一些自噬相關(guān)蛋白和信號通路。比如啊,AMPK會(huì)抑制mTORC1復(fù)合物的形成,這會(huì)減弱mTORC1對ULK1復(fù)合物形成的抑制作用,從而促進(jìn)自噬泡的產(chǎn)生。
還有啊,Beclin-1/VPS34復(fù)合物、ATG12-ATG5復(fù)合物與ATG16的結(jié)合、LC3的插入等等,
都是自噬過程中非常重要的步驟和調(diào)控點(diǎn)。
四、自噬的生物學(xué)功能
說了這么多,細(xì)胞自噬到底有啥用呢?嘿,它的功能可多了去了!讓我們接著來看吧
?①參與代謝應(yīng)激的保護(hù)機(jī)制?:在營養(yǎng)缺乏、生長因子耗竭、缺氧等代謝應(yīng)激狀況下,自噬被激活,降解細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)產(chǎn)生游離氨基酸和脂肪酸。這些產(chǎn)物可在細(xì)胞內(nèi)循環(huán)利用或被輸送到機(jī)體其他部位,其中氨基酸可用于合成對壓力適應(yīng)關(guān)鍵的蛋白質(zhì)。
同時(shí)啊,自噬降解產(chǎn)生的氨基酸與脂肪酸還能為三羧酸循環(huán)(TCA)提供原料,以維持細(xì)胞的ATP生成。
②細(xì)胞的看家者?:自噬可消除有缺陷的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器、防止異常蛋白質(zhì)聚集體積累、清除細(xì)胞內(nèi)病原體,對抵抗衰老、癌癥、神經(jīng)退行性疾病和感染等意義重大。同時(shí)啊,它還能調(diào)節(jié)細(xì)胞器數(shù)量和質(zhì)量,如參與對過氧化物酶體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等的選擇性自噬
以維持不同生物門類中細(xì)胞器的數(shù)量和質(zhì)量。
?③染色體的守護(hù)者?:研究發(fā)現(xiàn)自噬相關(guān)機(jī)制可限制ATG基因缺陷的永生上皮細(xì)胞的DNA損傷和染色體不穩(wěn)定性。鑒于自噬在能量穩(wěn)態(tài)、蛋白質(zhì)和細(xì)胞器質(zhì)量控制等方面的作用,它在正常細(xì)胞中預(yù)防基因組不穩(wěn)定方面可能也發(fā)揮作用。
?④決定細(xì)胞的生死?:在大多數(shù)情況下啊,細(xì)胞自噬主要是一種應(yīng)激適應(yīng)機(jī)制,促進(jìn)細(xì)胞的生存。但是呢,在某些情況下細(xì)胞自噬又可以看成是一種特殊形式的死亡,稱為非細(xì)胞凋亡的程序性細(xì)胞死亡(PCD)或稱為Ⅱ型細(xì)胞死亡、細(xì)胞自噬型細(xì)胞死亡(autophagic cell death)。
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